垃圾焚燒發電廠鍋爐給水系統設計總結探析

聶克泳

（深圳能源資源綜合開發有限公司 廣東深圳 518000）

垃圾焚燒發電廠鍋爐給水系統設計總結探析

聶克泳

（深圳能源資源綜合開發有限公司 廣東深圳 518000）

現代城市中對于生活垃圾的處理方式逐漸的實現了循環式的高效利用，利用垃圾焚燒發電逐漸成為非常主流的垃圾處理方式。在現代垃圾焚燒發電工程的設計中，它的設計效果是否優劣直接關系到整個項目工程的運營和實施，垃圾焚燒發電的鍋爐給水系統的裝置中，熱力系統的設計合理性特別重要。本文主要對當前城市中生活垃圾焚燒發電廠鍋爐的給水系統設計的總結進行了分析探討。

垃圾焚燒發電；鍋爐給水系統；設計總結；分析

在現代垃圾處理的眾多方式中，垃圾焚燒發電方式被公認為是最有效的處理方式。垃圾焚燒發電處理方式是一種新型的垃圾處理方式具有無害化、資源化以及減量化三個獨特的優勢特點。目前在經濟快速發展的推動下，人們的生活節奏加快，各種垃圾的產生也越來越多，垃圾焚燒發電工程也進入黃金時期。在垃圾焚燒發電工程的設計上，需要設計人員對各個系統構成有全面的把握，提高設計的水平和效率。給水管道在垃圾焚燒發電工程中有重要的作用，是三大管道之一，在熱力系統中發揮著水分供給的作用，它的設計優劣直接決定著垃圾焚燒發電廠的正常經營。

1 給水除氧和給水系統的綜述分析

給水系統中的氣體是如何產生的？它主要有兩種途徑，一種是在補充水的作用下進入給水系統，一種是系統中設備在真空狀態下的不嚴密處滲入的。

當水和氣體發生接觸時，會有一部分的氣體溶入于水中。在給水溶解氣體的構成中，氧氣的危害程度相對來說較大，它可以對熱力系統中設備以及汽水的管道進行化學腐蝕，使其使用性能和安全性大大降低，而且所有的不凝結氣體在換熱設備中會增加熱阻，使傳熱效果惡化，進而致使其經濟性下降。因此，給水除氧的作用就是把溶解于水中的氣體進行清除，進而實現熱力系統中各種設備的正常運行，從目前現狀來看，主要有化學法和熱力法兩種除氧的方法。

垃圾焚燒發電廠中鍋爐的給水系統除氧方法主要是熱力法，這種方法的原理就是利用亨利定律道爾頓定律，通過氣體在水中溶解和離析的規律來對混合氣體全壓力與各組氣體分壓力之間的關系進行分析，控制分壓來實現溶解度的降低。這種方法中，除氧器是一個混合式的加熱器，顯示出了回熱系統在熱經濟上的優勢。為了避免垃圾焚燒鍋爐中水溫度的過高，鍋爐的積水溫度要控制在130℃左右，對應壓力為0.27MPa，除氧器的型號為旋膜式。

給水系統是一個較為廣泛的概念，涉及到諸多方面。它是從除氧器給水箱下降管入口到鍋爐省煤器進口之間的管道和閥門以及各種附件的統一總稱，囊括了低壓給水系統和高壓給水系統。它的工作原理是除氧水在水管的流動，從水箱流出然后進入到低壓給水母管，再分開流入到并聯的給水泵中，給水泵后面的管道為高壓給水管道。

給水系統輸送的水流量較大，壓力也較高，它在整個垃圾焚燒發電系統中占有重要的地位，一旦發生故障，鍋爐輸水中斷，則會直接影響到過路的正常運行，因此，給水系統的建設要求就是不論是在何種事故情況下，都能確保輸水的連續性、穩定性。

2 給水系統的種類分析

現代的給水系統在科技的發展推動下，出現了眾多的種類類型，在具體的選型確定上主要與發電廠的機組型式、容量以及主蒸汽系統的型式有關，當前垃圾焚燒發電廠中鍋爐的個稅系統主要的也是使用最為廣泛的有以下兩種：

2.1 切換母管制系統

這種系統就是把每臺鍋爐與其相對應的給水泵組成一個單元，在正常運行時，鍋爐和泵成單元運行，在各個單元之間裝有母管，母管與每一單元的相連接處設置有切換閥門，它的作用就是如果某一個單元泵出現故障時，可以在切換閥門由母管引來鄰泵的給水的作用下，保障這一單元的鍋爐給水正常穩定，而且這樣也不會對母管引出的其它用水設備造成嚴重的影響。

2.2 單母管制系統

單母管制系統在母管方面有兩根母管，即上文提到的低壓給水母管和高壓給水母管。給水泵出口的高壓給水都引至一根給水母管進行集中后，再在此基礎上，由這一母管引至鍋爐省煤器；低壓給水單母管上，有分段閥的串聯，可以把母管劃分為兩端或兩段以上的部分，可以把事故發生的范圍充分的縮小，而且還可以在不影響到部分的正常運行情況下，對分段閥和母管本身進行檢修檢查，這樣也就有效的提高了系統的運行安全性。需要注意的是在系統處于正常運行狀態時，分段閥是處于開啟的狀態。

3 垃圾焚燒發電廠鍋爐給水系統的設計

3.1 管道與支吊架的布置

鍋爐給水管道作為垃圾焚燒發電廠的主要管道，在進行布置時要綜合考慮各方面因素，保持與周圍設備的統一協調，在閥門與附件的布置上要考慮到操作的簡單性，便于檢查維修工作的順利開展。低壓給水母管中對于分段閥的布置要盡量在高位，可以在閥門上增加閥門傳動裝置便于操作。在給水泵出口止回閥和截止閥的布置應設置在給水泵的周圍，以水平的方式布置。鍋爐給水系統的操作平臺要根據操作的需求設置為立式結構，這是對垃圾焚燒發電廠的性質考慮的，垃圾焚燒發電廠的規模并不大，操作閥門的體積較小，這樣的布置模式可以減少空間的占用，易于操作。

在給水管道方面，要保證其運行的穩定平穩，不會出現管道振動的問題，就必須要設置相應的導向支架和固定支架，而且管道自身的自然補償吸收熱膨脹也可以積極的采用。在對管道相關方面的數據進行柔性計算時，要把管道與設備相互連接時的管道端點處的附加移位、管道推力以及力矩都包含在內，最終計算的結果要適當，不能過大，過大的話會造成與其相連接的設備出現較大的應力或者是變形，從而影響到設備的正常運行。在垃圾焚燒發單廠的給水系統中，給水泵的進出口以及省煤器的進出口處都要求又標準的推力和力矩，基于此，與其相連接的給水管道布置要盡可能的有柔性，而且要在管道的合適位置設置相應的彈簧支吊架。

3.2 再循環管道的設計

在傳統的給水管道再循環的設計中，往往是把再循環的管道總給水泵的出口止回閥與截止閥之間接出，這樣的設計會造成當給水泵處于停泵的狀態時，再循環管道的支線門處于開啟

狀態，而給水泵的出口閥門又是處于常開啟的狀態，這樣的話很容易使給水母管的壓力出現很大的波動，不利于系統的良好運行，因此再循環管道應在給水泵出口與止回閥之間連接，而且為了確保在停泵檢修時再循環管道不會出現水流返回的現象，要在管道上設置止回閥。另外，也要保持再循環管道的設計壓力處于穩定狀態。

3.3 汽包內的給水加熱器設計

垃圾焚燒發電工作中，會在鍋爐汽包蒸汽側安裝一臺給水加熱器，高壓給水在流向省煤器的過程中會有一部分的水流在電動三通閥的作用下進入到汽包內部，經過加熱處理后再流入到省煤器中。這樣做的目的就是在鍋爐處于低負荷運行時，給水進入汽包的加熱器后，可以使省煤器的給水溫度提升，使排煙溫度始終在190℃以上，這樣也就可以很好的規避煙氣低溫腐蝕問題的出現。

4 結語

在當前的垃圾處理方式中，垃圾焚燒發電模式較為主流，它的構成部件中鍋爐給水系統是其熱力系統的重要核心部件，一般主要是由高壓給水、低壓給水、給水再循環管道系統三部分構成，對整個發電系統起著直接的影響作用。因此，相關管理者在應用此系統時一定要控制好水中氧氣的含量，采取正確合理的除氧方法，再次計算上對給水管道的設計進行綜合全面的掌控，把各個細節問題逐一排查，以保證垃圾焚燒發電工程中給水系統的穩定、高效運行。

[1]牛艷，酒德芳.論述生活垃圾焚燒發電廠的爐型選擇[J].科技視界，2012,（28）：287-289.

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[3]陳善平,秦峰,孫向軍,彭小軍,劉開成,周洪權,朱加龍.垃圾焚燒發電廠余熱鍋爐蒸汽參數的比較研究 [J].黑龍江電力,2010,（03）: 204-208.

[4]倪進飛,李茂東,范賢振,廖艷芬.城市垃圾焚燒鍋爐標準體系的構建[J].中國特種設備安全,2012,（05）:43-46.

圖3 變頻一拖二實現方式

PLC與變頻器之間通過DP網絡進行連接（看要求需有DP網絡），考慮變頻柜一拖二的方案中回路切換，控制柜需要提供220V控制信號驅動接觸器，完成電機變頻到工頻的轉換。

2.2.2 變頻一拖二實現方式

實現方式如上圖所示，為實現回路安全運行，1#泵工頻開關QF1與1#泵變頻開關QF4互鎖，2#泵工頻開關QF3與2#泵變頻開關QF5互鎖，1#泵變頻開關QF4與2#泵變頻開關QF5互鎖。

正常工作時，以總管上壓力信號為控制點，系統自動接通QF2和QF4，A#變頻起動1#水泵，根據總管設定壓力調整變頻運行頻率。當變頻調整為50HZ時，總管壓力依然沒有滿足要求，變頻將接通QF1斷開QF4，1#水泵自動轉換到工頻方式運行，同時接通QF5變頻起動2#水泵，依然是根據總管設定壓力調整變頻運行頻率，若變頻調整到某一個頻率時，總管壓力滿足設定要求，則保持當前狀況運行。若當A#變頻拖動2#水泵調整為50Hz時，總管壓力依然沒有滿足要求，變頻將2#水泵自動轉換到工頻方式運行。同時，由B#變頻設備起動3#水泵，控制方式同上。

在循環泵系統總管壓力大于設定要求時，系統自動控制B#變頻設備拖動3#水泵，根據總管設定壓力調整B#變頻運行頻率，若B#變頻調整到某一個頻率時（不低于25Hz），總管壓力滿足設定要求，則保持當前狀況運行。否則，自動停止B#變頻拖動的3#水泵運行。自控系統依然根據循環泵總管壓力情況控制A#變頻運行狀況。

自控系統實現根據循環泵總管設定壓力自動起停水泵和調整水泵運行頻率。

2.3 結語

該恒壓控制系統具有控制水泵出口總管壓力恒定的供水功能，系統通過安裝在出水管道上的壓力傳感器，實時將非電量的壓力信號轉換為電信號，輸入可編程控制器的輸入模塊，經CPU運算處理后與設定的信號進行比較運算，得出最佳的運行工況參數，有系統的輸出模塊輸出邏輯控制指令和變頻器的頻率設定值，控制泵站的投運臺數及變量的運行工況。

系統優點：

2.3.1.軟起、軟停：由于系統采用變頻調速，可以通過設置變頻器的參數來設定電機到達最高頻率的時間和變頻器運行頻率降至0的時間。較之以往的啟動和制動方式具有方便快捷，降低損耗，節約的特點。杜絕了水泵突然啟停形成水錘效應對管網和設備的沖擊。減少管網和設備的維護檢修量。

2.3.2.多段速運行：通過變頻器的參數設置可以實現多段速運行，多段速運行使供水系統能夠對壓力的變換做出更加靈敏的反映，可以更好的滿足用水需求，大大節約了水資源和經濟成本。

2.3.3.節能：由于采用變頻調速，使電機的轉速根據需要確定相應轉速，從而節約了大量電能，降低了成本損耗，具有良好的經濟和社會效益。

2.3.4.“休眠功能”：系統運行時經常會遇到用戶用水量減小或不用水（如夜晚）的情況，這時為了節約水資源，該系統可以通過設置變頻器的相應參數,當變頻器的輸出頻率低于設定的休眠頻率時，變頻器會自動停止，即所謂的“休眠”；當變頻器的輸出頻率高于蘇醒頻率時，變頻器又會自動啟動，同樣達到節約能源的目的。

2.3.5.通訊功能：該系統具有與計算機的通訊功能，PLC變頻器均有RS485接口，計算機可以與一臺或多臺系統通訊，并且通過現場總線技術實現供水系統的網絡化控制，實時監測：電流、電壓、頻率、轉速、壓力等也可以控制變頻器的各項參數，從而為供水系統的網絡化控制提供極大的便利。

總而言之，該恒壓控制系統實現了恒壓控制、變頻調速以及節能的目的，達到了預期的目的，相信通過改進本控制系統會更加優越。

參考文獻

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[2]中(高)壓力功率變頻器應用手冊.機械工業出版社.

[3]企業節能技術.化學工業出版社.

馮繼紅（1962—），女，天津，大專，部長，主要從事電氣控制工作。